RU2651415C1

RU2651415C1 - Ice breaking method

Info

Publication number: RU2651415C1
Application number: RU2017113419A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Жигалов
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2018-04-19

Abstract

FIELD: ship building.

SUBSTANCE: invention relates to the field of ship building, in particular to methods of ice-cover destruction by vessels. Method is as follows. Creating a buoyant Archimedian force by impact of the vessel on the lower surface of the ice cover, for which, by changing the buoyancy of the vessel, bringing it by the bow under the ice cover, leaving the aft part above the surface of the water, and then, increasing the buoyancy of the vessel, creating a pushing force with the entire positive buoyancy of the vessel, increasing the impact on the lower surface of the ice cover by the hardened ice-breaking upper part of the hull, after which the ice destruction cycle is repeated, wherein, before the creation of the buoyancy force, performing the ice cover weakening by formation of the cuts in it by impact of one or two hydro-jets in the direction of the vessel's movement, wherein the hydro-jet output means are located on the stern of the vessel, which remains on the surface.

EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of ice breaking.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров при всплытии в сплошном льду. The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover when surfacing in solid ice.

Продление навигации на внутренних водных путях и расширение освоения северных регионов России, их сырьевых и энергетических ресурсов, приводит к тому, что необходимо обеспечить передвижение судов в условиях ледяной корки и ледяного покрова толщиной от 1 метра и более, что является достаточно серьезной проблемой. Это подтверждается многочисленными патентами, направленными на разработку способов разрушения ледяного покрова. Задачей настоящего изобретения является придание способности судну форсировать ледовые участки за счет увеличения ледопроходимости самого судна, что позволит расширить область его применения и улучшить его эксплуатационные характеристики.The extension of navigation on inland waterways and the expansion of the development of the northern regions of Russia, their raw materials and energy resources, leads to the need to ensure the movement of ships in conditions of ice crust and ice cover with a thickness of 1 meter or more, which is quite a serious problem. This is confirmed by numerous patents aimed at developing methods for the destruction of ice cover. The objective of the present invention is to enable the vessel to force ice sections by increasing the ice penetration of the vessel itself, which will expand its scope and improve its operational characteristics.

Из уровня техники известны способы разрушения ледяного покрова, заключающиеся в воздействии на ледяной массив непосредственно корпусом судна и его различными элементами, что требует использования на судах мощных движителей и прочных корпусов, изготовленных из дорогих высоколегированных сталей значительной толщины. Известны также способы, заключающиеся в воздействии на ледяной массив не только корпуса судна, но и дополнительных факторов, приводящих к значительным энергозатратам и возможности использования при кратковременном движении судна во льдах.
Так, например, известен способ разрушения ледяного покрова (патент RU 2086460, опубл. 08.02.1995) подводным судном ледового плавания. Для преодоления ледяного поля на мелководье указанное судно плавает в надводном положении с продутыми цистернами главного балласта, корпус судна в поперечном сечении выполнен клиновидной формы, заостренной кверху, а носовая оконечность корпуса выполнена с участком конической формы, который наклонен в диаметральной плоскости под углом 20-45° к ватерлинии и плавно сопряжен с участком сфероидальной формы, который сопряжен с участком седловой поверхности. Судно взламывает лед снизу носовой частью за счет наклонной поверхности конической формы, при этом за счет клиновидной формы бортов льдины соскальзывают на седловидную поверхность и распределяются вдоль бортов, а за счет уширения ватерлинии в носовой части образуется свободный от льда канал, способствующий уходу льдин под лед в сторону от кромки канала. При необходимости поворота по курсу перекладывают вертикальный руль, корма подходит к кромке канала и за счет клинообразной формы корпуса взламывает снизу кромку канала.The methods of breaking the ice cover are known from the prior art, which consist in directly affecting the ice mass with the hull of the vessel and its various elements, which requires the use of powerful propulsors and strong hulls made of expensive high-alloy steels of significant thickness on ships. Methods are also known which consist in impacting not only the hull of a vessel on the ice mass, but also additional factors leading to significant energy consumption and the possibility of use during short-term movement of the vessel in ice.
So, for example, a method of destroying the ice cover (patent RU 2086460, publ. 08.02.1995) by an underwater ice swimming vessel is known. To overcome the ice field in shallow water, the specified vessel floats in the water position with the blasting tanks of the main ballast, the hull in cross section is made in the form of a wedge-shaped, pointed upward, and the bow of the hull is made with a section of a conical shape that is inclined in the diametrical plane at an angle of 20-45 ° to the waterline and smoothly interfaced with a portion of a spheroidal shape, which is paired with a portion of a saddle surface. The vessel breaks the ice from below with the bow due to the inclined surface of the conical shape, while due to the wedge-shaped shape of the sides, the ice blocks slip to the saddle surface and are distributed along the sides, and due to the broadening of the water line in the bow, an ice-free channel is formed, which facilitates the ice escape under the ice in side of the channel edge. If it is necessary to turn the course, the vertical rudder is shifted, the feed approaches the edge of the channel and, due to the wedge-shaped shape of the hull, breaks the edge of the channel from below.

Указанный способ преодоления ледяного поля подводным судном данной конструкции имеет следующие недостатки. Судно находится в надводном положении (т.е. с полностью продутыми цистернами главного балласта) и, имея большую площадь ватерлинии и большую продольную остойчивость, практически лишено возможности увеличивать осадку на нос, уступая давлению склона ледяного киля, и подламывать лед снизу в случае контакта подводной частью носовой оконечности с подводной частью тороса (ледяного киля), что приведет к заклиниванию носовой оконечности в ледяном киле. Какие-либо мероприятия, облегчающие разрушение льда носовой оконечностью, отсутствуют. Таким образом, применение судна по указанному в патенте способу обеспечивает хорошую ледопроходимость только в условиях относительно ровного льда. The specified method of overcoming the ice field by an underwater vessel of this design has the following disadvantages. The vessel is in the surface position (i.e., with fully blown tanks of the main ballast) and, having a large waterline area and great longitudinal stability, it is practically impossible to increase the draft on the bow, yielding to the pressure of the slope of the ice keel, and break the ice from below if the underwater contact part of the nasal tip with the underwater part of the hummock (ice keel), which will lead to jamming of the nasal tip in the ice keel. There are no measures that facilitate the destruction of ice by the nasal extremity. Thus, the use of the vessel according to the method specified in the patent provides good ice permeability only in conditions of relatively flat ice.

Известен другой способ разрушения ледяного покрова (патент RU 2263603, опубл. 10.11.2005), согласно которому формируют возбуждающие резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при движении подводного судна, обеспечивая создание гидравлического удара по льду снизу. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно за счет реверса гребных винтов начинает тормозить. Одновременно с торможением судна с помощью баллонов сжатого воздуха для продувки цистерн главного балласта за кормой судна периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, формируют воздушную полость путем соответствующей подачи из корпуса судна воздуха за борт. Для этого клапаны, соединенные посредством трубопроводов с баллонами сжатого воздуха, открывают и закрывают с частотой, равной частоте резонансных ИГВ. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути воздушную полость, что вызовет его ускорение, а затем после ее прохождения - препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления в районе кормы судна. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передается во всех направлениях, в том числе и в направлении нижней поверхности ледяного покрова, что вызовет возбуждение во льду дополнительных резонансных ИГВ. В результате на основные ИГВ, возбужденные от поступательного движения судна, накладываются дополнительные резонансные ИГВ, возникающие при торможении судна и периодического формирования за его кормой воздушной полости. Суммирование этих колебаний до профиля волны повысит эффективность разрушения льда. There is another method of destroying the ice cover (patent RU 2263603, publ. 10.11.2005), according to which exciting resonant bending-gravitational waves (IGW) are formed when the submarine moves, providing a hydraulic impact on the ice from below. If the amplitude of these waves is insufficient to destroy the ice cover, the vessel begins to slow down due to the reverse of the propellers. Simultaneously with the braking of the vessel with the help of compressed air cylinders for purging the tanks of the main ballast behind the stern of the vessel, an air cavity is formed periodically with a frequency equal to the frequency of the resonant IHV by appropriate supply of air overboard from the ship’s hull. To this end, valves connected through pipelines to cylinders of compressed air are opened and closed with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs. A passing stream, formed behind the vessel during its forward movement, continuing its movement by inertia, will meet an air cavity on its way, which will cause it to accelerate, and then after passing it - an obstacle in the form of a stopped vessel. This will lead to an abrupt increase in pressure in the stern of the vessel. Due to the incompressibility of water, this pressure is instantly transmitted in all directions, including in the direction of the lower surface of the ice sheet, which will cause the excitation of additional resonant IGW in ice. As a result, additional resonant IGWs arising from the inhibition of the vessel and the periodic formation of an air cavity beyond its stern are superimposed on the main IGV excited from the forward movement of the vessel. Summing these oscillations to the wave profile will increase the efficiency of ice destruction.

Недостатком данного способа является низкая эффективность разрушения ледяного покрова, обусловленная возможностью разрушения только в стационарном режиме. Способ эффективен только при наличии толщины ледового покрова до 0,7 м. Кроме того, для подводных грузовых судов необходим заход в порты с замерзающей акваторией и мелководными путями подхода, что предполагает плавание в надводном положении и делает встречу с ледяными полями на мелководье неизбежной. Таким образом, необходимо обеспечить достаточную ледопроходимость подводного судна, находящегося в надводном положении.The disadvantage of this method is the low efficiency of the destruction of the ice cover, due to the possibility of destruction only in a stationary mode. The method is effective only if the ice cover is up to 0.7 m thick. In addition, for submarine cargo ships it is necessary to call at ports with freezing waters and shallow access routes, which involves floating in the surface and makes meeting with ice fields in shallow water inevitable. Thus, it is necessary to ensure sufficient ice penetration of the submarine in the surface position.

Еще одним аналогом заявляемого изобретения является способ разрушения ледяного покрова, основанный на использовании архимедовой силы (патент RU 2326785, опубл. 20.06.2008), которую создают с помощью управляемого с подводного судна самодвижущегося подо льдом аппарата, раскалывающего лед снизу ледорезом под воздействием архимедовой силы, образуемой при откачке воды из корпуса этого аппарата. Способ заключается в том, что берут автономный подводный аппарат, состоящий из пустой емкости объемом 100 м³, полого треугольного в сечении гаргрота объемом 20 м³, являющегося ледорезом, и машинного отделения, которое связывают с подводным судном силовым электрическим кабелем; опускают этот аппарат под лед и с помощью пульта управления, расположенного на борту подводного судна, и водометного двигателя подводят его к месту разрушения льда, затем, открывая шибер, наполняют емкость забортной водой, при этом гаргрот обеспечивает плавучесть всего аппарата, опирающегося гаргротом на нижнюю кромку льда, воздух из гаргрота при заполнении емкости водой выпускают через обратный клапан; затем насосом через трубу и обратный клапан откачивают воду из емкости и создают архимедову силу, равную 100 т, с помощью которой в месте соприкосновения острой кромки гаргрота со льдом превышают временное сопротивление льда сдвигу, равное 30 кг/см², почти в 5 раз, а давление в гаргроте уменьшают до 0,2 атм; аппарат всплывает и острая кромка гаргрота взламывает ледяной покров, после образования во льду трещины подводное судно и аппарат продвигают вперед и следующий цикл разрушения льда начинают тем, что снова открывают шибер и наполняют емкость новой порцией воды под действием гидростатического давления и вакуума в гаргроте и т.д.Another analogue of the claimed invention is a method of destroying ice cover, based on the use of Archimedean force (patent RU 2326785, publ. 06/20/2008), which is created using a device operated from a submarine that moves under the ice and breaks the ice from below using an ice-breaking force, formed when pumping water from the casing of this unit. The method consists in taking an autonomous underwater vehicle, consisting of an empty vessel of 100 m ³ volume, a hollow triangular section of a 20 m ³ garroth, which is an ice-cutter, and an engine room, which is connected to the underwater vessel with a power electric cable; lower this apparatus under ice and using a control panel located on board the submarine and a water-jet engine bring it to the place of ice destruction, then, opening the gate, fill the tank with outboard water, while the garrot ensures the buoyancy of the entire apparatus resting on the lower edge of the garrot ice, air from gargrot when filling the tank with water is released through the check valve; then pumping water from the tank through the pipe and the check valve and creating an Archimedean force equal to 100 tons, with which, at the point of contact of the sharp edge of the garrot, with ice, the temporary shear resistance of ice equal to 30 kg / cm ² is almost 5 times higher, and the pressure in the garrot is reduced to 0.2 atm; the apparatus pops up and the sharp edge of the gargrot breaks the ice cover, after the formation of cracks in the ice, the submarine and the vehicle are advanced and the next cycle of ice destruction begins by opening the gate again and filling the tank with a new portion of water under the influence of hydrostatic pressure and vacuum in the gargrot, etc. d.

Недостатком данного аналога является то, что применяемый аппарат должен быть большого объема, сравнимого с объемом небольшой подводной лодки, кроме того, процесс взламывания ледяного покрова осуществляют только в то время, когда судно дает задний ход, а для продвижения его вперед необходимо неоднократно производить ряд операций с используемым для разрушения ледяного покрова аппаратом, что снижает оперативность способа и сужает область применения.The disadvantage of this analogue is that the apparatus used must be of a large volume comparable to the volume of a small submarine, in addition, the process of breaking the ice cover is carried out only at a time when the vessel is backing up, and in order to advance it it is necessary to repeatedly perform a number of operations with the apparatus used to destroy the ice cover, which reduces the efficiency of the method and narrows the scope.

Еще одним из аналогов является способ разрушения ледяного покрова по патенту RU 2535346 (опубл. 10.12.2014). Способ заключается в том, что при движении полупогружного судна создают выталкивающую архимедову силу, давящую на нижнюю поверхность льда в вертикальном направлении, и разрушают лед заведенным под него тараном с ледоразрушающим ребром, связанным с корпусом судна. Вертикальную выталкивающую силу создают всей положительной плавучестью полупогружного судна и подъемной силой его горизонтальных гидродинамических рулей, при этом таран воздействует на лед в горизонтальном направлении как своим наклонным разрушающим ребром, так и всей своей поверхностью. Разрушение льда происходит специальным прочным тараном, расположенным сверху корпуса по всей его длине при движении судна. Конструктивно таран представляет собой узкий, не более 3 м, и высокий, не менее 15 м, плавник с наклонным ледоразрушающим ребром.Another analogue is the method of ice cover destruction according to patent RU 2535346 (publ. 10.12.2014). The method consists in the fact that during the movement of a semi-submersible vessel a buoyant Archimedean force is generated, which presses on the bottom surface of the ice in the vertical direction, and the ice is destroyed by a ramming beneath it with an ice-breaking rib connected with the hull of the vessel. The vertical buoyancy force is created by the entire positive buoyancy of the semi-submersible vessel and the lifting force of its horizontal hydrodynamic rudders, while the ram acts on the ice in the horizontal direction with its inclined destructive rib and its entire surface. Ice is destroyed by a special strong ram located on top of the hull along its entire length when the vessel is moving. Structurally, the ram is a narrow, no more than 3 m, and high, at least 15 m, fin with an inclined ice-breaking rib.

Этот способ применим для крупнотоннажных судов с горизонтальными рулями-крыльями большой площади, управляемых экипажем. This method is applicable for large-capacity vessels with horizontal rudder-wings of a large area, managed by the crew.

Известен также способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки (патент RU №2085432, опубл. 27.07.1997). Способ разрушения льда включает подачу струи нагретой жидкости к поверхности льда. Процесс разрушения льда происходит при всплытии на перископную глубину и корректировки ее положения. С помощью штанг с насадками с обеспечением минимального зазора между ними и нижней поверхностью льда подают теплую воду и таким образом протапливают лед по всему периметру судна, образуя прорези. Затем подводят судно под участок протопленных в толще льда прорезей, создают положительную плавучесть, взламывают корпусом ослабленный прорезями лед и всплывают в надводное положение. В качестве нагретой жидкости используется вода из циркуляционной трассы, выбрасываемая на штатных режимах за борт.There is also a method of destroying the ice cover for the ascent of a submarine (patent RU No. 2085432, publ. 07.27.1997). The method of ice destruction includes feeding a stream of heated liquid to the ice surface. The process of ice destruction occurs when surfacing to the periscope depth and adjusting its position. Using rods with nozzles with a minimum gap between them and the bottom surface of the ice, warm water is supplied and ice is thus heated around the entire perimeter of the vessel, forming slots. Then the ship is brought under a section of slots sunk in the ice, create positive buoyancy, break in the hull weakened by the slots, and float to the surface. As a heated liquid, water is used from the circulation path, which is thrown overboard in normal conditions.

Недостатком данного способа является то, что требуется много энергетических затрат и времени для его осуществления. В начальный момент лед начинает быстро таять, но в дальнейшем вода, образующаяся в результате таяния верхнего слоя льда, препятствует интенсивному таянию нижних слоев льда. При этом процесс таяния льда резко замедляется, что приводит к неэффективности способа.The disadvantage of this method is that it requires a lot of energy costs and time for its implementation. At the initial moment, the ice begins to melt quickly, but in the future, the water formed as a result of melting of the upper layer of ice prevents the intensive melting of the lower layers of ice. At the same time, the process of ice melting drastically slows down, which leads to inefficiency of the method.

Известен способ разрушения ледяного покрова, включающий силовое воздействие корпуса судна на массив льда с дополнительным созданием разрежения в воде путем ее забора и откачки из зоны в оконечности корпуса, в направлении которой производится движение судна (патент RU 2230000, опубл. 10.06. 2004). Формируют гидравлические струи, направленные на ледяной покров сверху вниз с нависающей носовой части ледокольного судна. Источником гидравлических струй является электрогидрореактивный двигатель, а струи являются реактивными и непрерывными. Водозаборное устройство для подачи воды к электрогидрореактивному двигателю располагают в нижней носовой части судна. При подходе к кромке ледяного покрытия осуществляют пригруз носовой части.A known method of destroying the ice cover, including the force of the hull on the ice mass with the additional creation of rarefaction in the water by taking it and pumping it out of the zone at the tip of the hull in the direction the vessel is moving (patent RU 2230000, published on 10.06. 2004). Hydraulic jets are formed, directed downward from the overhanging bow of the icebreaker to the ice sheet. The source of the hydraulic jets is an electro-jet engine, and the jets are jet and continuous. A water intake device for supplying water to the electro-jet engine is located in the lower bow of the vessel. When approaching the edge of the ice cover, the bow is loaded.

Данный способ разработан для речных судов. Недостатком известного способа движения судна во льдах является тенденция перемещения ледяных блоков под корпус и необходимость введения в конструкцию судна дополнительного мощного насоса, обеспечивающего забор и откачку воды.This method is designed for river vessels. A disadvantage of the known method of moving a ship in ice is the tendency for ice blocks to move under the hull and the need to introduce an additional powerful pump into the ship’s structure, which will allow water to be drawn and pumped.

Наиболее близким аналогом по решаемой задаче и количеству сходных признаков к заявляемому способу является способ разрушения ледяного покрова по патенту US 3130701(опубл. 28.04.1964). Способ заключается в том, что носовую часть подводного судна заводят под ледяной покров путем изменения плавучести судна за счет опускания его носовой части при наполнении, например, балластной водой специально предназначенных для этого цистерн, расположенных в носовой части, с последующим увеличением плавучести путем подъема носовой части при опорожнении этих цистерн и одновременной подачей воздуха в надувную емкость, расположенную под днищем судна, обеспечивая воздействие усилия на нижнюю поверхность ледяного покрова размещенным на поверхности носовой части специальным приспособлением - ледорезом и осуществляют взламывание ледяного покрова. Ледорез выполнен в виде бруска с острой кромкой и размещен на верхнем участке носовой части.The closest analogue to the problem to be solved and the number of similar features to the claimed method is the method of breaking the ice cover according to the patent US 3130701 (publ. 04/28/1964). The method consists in the fact that the bow of the submarine is brought under ice cover by changing the buoyancy of the ship by lowering its bow when filling, for example, with ballast water specially designed tanks located in the bow, with a subsequent increase in buoyancy by raising the bow when emptying these tanks and at the same time supplying air to an inflatable tank located under the bottom of the vessel, providing an impact of force on the lower surface of the ice sheet placed and the surface of the nose special device - an icebreaker and carried cracking ice. The ice cutter is made in the form of a bar with a sharp edge and is placed on the upper section of the bow.

Недостатком ближайшего аналога является то, что эффективность разрушения ледяного покрова требует огромных энергозатрат. Это связано с тем, что когда носовая часть судна только начинает деформировать ледяной покров для образования трещин, удельные нагрузки на лед велики и возникающие во льду напряжения превышают его предел прочности, однако дальнейшее воздействие носовой части на ледовый покров сопровождается увеличением протяженности контакта, в результате нагрузка на лед перераспределяется, удельные нагрузки уменьшаются по мере увеличения протяженности зоны контакта, что требует значительного увеличения подъемной силы. The disadvantage of the closest analogue is that the effectiveness of the destruction of the ice cover requires huge energy costs. This is due to the fact that when the bow of the vessel is just beginning to deform the ice cover to form cracks, the specific loads on the ice are large and the stresses arising in the ice exceed its tensile strength, however, further exposure of the bow to the ice cover is accompanied by an increase in the contact length, resulting in a load redistributed on ice, specific loads decrease as the length of the contact zone increases, which requires a significant increase in lift.

Техническим результатом, который можно получить при использовании предлагаемого изобретения, является повышение эффективности разрушения ледяного покрова. The technical result that can be obtained by using the present invention is to increase the efficiency of destruction of the ice sheet.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе разрушения ледяного покрова, заключающимся в ослаблении ледяного покрова с формированием трещин и создании выталкивающей архимедовой силы путем воздействия судном на нижнюю поверхность ледяного покрова, для чего, изменяя плавучесть судна, заводят его носовой частью под ледяной покров за счет наполнения специально предназначенных для этого цистерн, оставляя кормовую часть над поверхностью воды, а затем, увеличивая плавучесть судна, осуществляют его подъем за счет опорожнения этих цистерн, создавая выталкивающую силу всей положительной плавучестью судна, усиливая воздействие на нижнюю поверхность ледяного покрова упрочненной ледоразрушающей верхней носовой частью корпуса, после чего повторяют цикл разрушения льда, новым является то, что, ослабление ледяного покрова осуществляют путем воздействия в направлении движения судна одной или двумя гидроструями на толщу льда участка, который впоследствии будет подвергнут воздействию выталкивающей силы, с формированием в нем одного или двух надрезов, при этом средства вывода гидроструи размещают на кормовой часть судна, которая остается на поверхности, после чего разрушают ледяной покров по линии надреза, в случае воздействия одной гидроструи, либо откалывают участки льда поперек линиям надреза, образуя канал.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of breaking the ice cover, which consists in weakening the ice cover with the formation of cracks and creating buoyant archimedean force by applying the vessel to the lower surface of the ice sheet, for which, changing the buoyancy of the vessel, it is brought in with its bow under the ice cover by filling specially designed tanks for this, leaving the stern part above the surface of the water, and then, increasing the buoyancy of the vessel, carry out its rise due to depletion of these tanks, creating a buoyancy force with the entire positive buoyancy of the vessel, increasing the impact on the lower surface of the ice sheet by the hardened ice-breaking upper bow of the hull, after which the ice destruction cycle is repeated, the new thing is that the ice cover is weakened by acting in the direction of the vessel’s movement or with two hydrojets on the ice thickness of the section, which will subsequently be subjected to buoyancy, with the formation of one or two cuts in it, In this case, the hydro jet withdrawal means are placed on the stern of the vessel, which remains on the surface, after which they destroy the ice cover along the notch line, in the case of the influence of one hydro jet, or break off ice sections across the notch lines, forming a channel.

Воздействие в направлении движения судна одной или двумя гидроструями на толщу льда участка, который впоследствии будет подвергнут воздействию выталкивающей силы, позволяет выполнить в ледяном покрове надрезы в виде одной или двух продольных щелей для формирования концентраторов дальнейшего разрушения льда, что облегчит последующее разрушение льда. Воздействие локально одной или двумя гидроструями одновременно на разные области приведет к существенному облегчению разрушения сплошного ледяного покрова в истончившемся слое льда вдоль или поперек линий надрезов, формируя канал требуемой ширины.The impact in the direction of the vessel’s movement with one or two hydrojets on the ice thickness of the area, which will subsequently be subjected to buoyancy forces, makes it possible to make cuts in the ice sheet in the form of one or two longitudinal slots to form concentrators for further ice destruction, which will facilitate subsequent ice destruction. The impact of locally one or two hydrojets simultaneously on different areas will significantly facilitate the destruction of a continuous ice cover in a thinned ice layer along or across the notch lines, forming a channel of the required width.

Размещение средств вывода гидроструи на кормовой части судна, которая остается на поверхности, позволяет осуществить локальное воздействие гидроструей в направлении движения судна на толщу льда того участка ледяного покрова, который впоследствии будет подвергнут воздействию выталкивающей силы. Такой способ воздействия уменьшает энергозатраты на разрушение льда.The placement of the hydro-jet withdrawal means on the stern of the vessel, which remains on the surface, allows local action of the hydro-jet in the direction of the vessel’s movement on the ice thickness of that section of the ice cover, which will subsequently be subjected to buoyancy. This method of exposure reduces energy consumption for the destruction of ice.

На чертеже представлена схема взаимодействия носовой части судна со льдом при всплытии после воздействия одной или двух гидроструй. The drawing shows a diagram of the interaction of the bow of the vessel with ice when floating after exposure to one or two hydrojets.

Примером конкретного выполнения судна для разрушения ледяного покрова, с помощью которого можно пояснить заявляемый способ, может служить судно, разрушающее ледяной покров с помощью гидрорезки и архимедовой силы. Для преодоления ледяных полей в надводном положении путем разрушения льда снизу судно имеет корпус с профилированной упрочненной верхней частью и в поперечном сечении выполнен клиновидной формы. В носовой части размещают балластные цистерны. Под днищем судна размещают надувную емкость. Надстройка выполнена в кормовой части судна. Выполняют один или два канала для создания одной или двух гидроструй соответственно, в который входит насос, создающий сильный поток воды малого диаметра. Вода берется предпочтительно из-под дна судна или со стороны дна через одно или несколько отверстий соответственно. Средства вывода гидроструи размещают на кормовой часть судна, которая остается на поверхности. Эффективность резки льда зависит не только от его характеристик, но также и от уровня давления, количества используемой воды и других параметров. Для создания давления используются специальные насосы, которые должны быть способны не только поддерживать его в рабочем режиме, но и работать при этом надежно. Возможно использование, например, насоса прямого действия, принцип работы которых заключается в том, что три поршня, приводимые в действие электродвигателем, поочередно выталкивают из цилиндров воду. Такие насосы имеют широкое применение благодаря простоте своей конструкции. Они способны создавать требуемое рабочее давление. An example of a specific implementation of the vessel for the destruction of the ice cover, with which you can explain the claimed method, can serve as a vessel that destroys the ice cover by means of hydraulic cutting and Archimedean force. To overcome the ice fields in the surface position by breaking the ice from below, the vessel has a hull with a profiled hardened upper part and a wedge-shaped cross section. Ballast tanks are placed in the bow. Under the bottom of the vessel place an inflatable tank. The superstructure is made in the stern of the vessel. Perform one or two channels to create one or two hydraulic jets, respectively, which includes a pump that creates a strong flow of water of small diameter. Water is preferably taken from under the bottom of the vessel or from the bottom through one or more openings, respectively. Hydro-jet output means are placed on the stern of the vessel, which remains on the surface. The cutting efficiency of ice depends not only on its characteristics, but also on the level of pressure, the amount of water used and other parameters. To create pressure, special pumps are used, which must be able not only to maintain it in operating mode, but also to work reliably. It is possible to use, for example, a direct-acting pump, the principle of operation of which is that three pistons, driven by an electric motor, alternately push water out of the cylinders. Such pumps are widely used due to the simplicity of their design. They are able to create the required working pressure.

Способ разрушения ледяного покрова в условиях Арктики и Антарктики с помощью подводного судна, раскалывающего лед снизу носовой частью под воздействием архимедовой силы, заключается в следующем.The way to destroy the ice cover in the Arctic and Antarctic with the help of a submarine breaking ice from the bottom by the bow under the influence of Archimedean force is as follows.

При движении судна в ледовых условиях при подходе к ледяному покрову, наполняют цистерны, размещенные в носовой части балластной водой. При изменении плавучести судна происходит опускание его носовой части 1. После захода носовой части судна под лед, при этом кормовая часть с надстройкой и средством вывода одной или двух гидроструй остается на поверхности, осуществляют ослабление ледяного покрова с формированием в нем одного или двух надрезов путем локального воздействия в направлении движения судна одной гидроструей или двумя параллельными струями на толщу льда участка, который впоследствии будет подвергнут воздействию выталкивающей силы. Сильный поток воды малого диаметра прорезает продольные надрезы в толще льда. Увеличивают плавучесть судна при опорожнении балластных цистерн и одновременной подачей воздуха в надувную емкость, расположенную под днищем судна, что приводит к подъему носовой части судна. Корпус судна, выполненный определенной ледоразрушающей формы и обладающий запасом кинетической энергии за счет положительной плавучести, приобретаемой путем опорожнения цистерн, воздействует на нижнюю поверхность ледяного покрова, в котором образованы прорези. При достижении предела прочности в истончившемся слое льда происходят растрескивание и раскалывание ледяного поля по линии надреза при воздействии одной струи и поперек двум параллельным линиям надреза при воздействии двух гидроструй. За счет архимедовых сил, т.е. сил плавучести, обломки льда всплывают и за счет обводов движущегося судна будут раздвинуты. Таким образом, производятся ослабление прочности ледяного поля по разные стороны от судна и нарушение его монолитного состояния. Возникнет чистый участок судоходного канала. После очередного захода носовой части под ледяной покров вышеописанный процесс повторяют.When the vessel moves in ice conditions when approaching the ice cover, tanks placed in the bow are filled with ballast water. When the buoyancy of the vessel changes, the bow of the ship drops 1. After the bow of the ship enters the ice, the stern with the superstructure and means for removing one or two hydrojets remains on the surface, the ice cover is weakened and one or two cuts are formed in it by local impact in the direction of movement of the vessel with one hydrojet or two parallel jets on the ice thickness of the area, which will subsequently be subjected to buoyancy. A strong stream of small diameter water cuts through longitudinal cuts in the thickness of the ice. They increase the buoyancy of the vessel when emptying the ballast tanks and simultaneously supplying air to the inflatable tank located under the bottom of the vessel, which leads to the lifting of the bow of the vessel. The hull of the vessel, made of a certain ice-breaking form and possessing a reserve of kinetic energy due to the positive buoyancy acquired by emptying the tanks, acts on the lower surface of the ice cover in which the slots are formed. When the ultimate strength is reached in the thinning layer of ice, the ice field is cracked and cracked along the notch line when exposed to one jet and across two parallel notch lines when two hydrojet is applied. Due to Archimedean forces, i.e. buoyancy forces, ice fragments emerge and due to the contours of a moving vessel will be moved apart. Thus, weakening the strength of the ice field on opposite sides of the vessel and violating its monolithic state. A clean section of the shipping channel will appear. After the next approach of the bow under the ice cover, the above process is repeated.

Реализации отличительных признаков представленного изобретения заключается в энергетически малозатратном снижении прочности льда перед оказанием на него воздействия посредством судна с целью разрушения. Упомянутое снижение будет способствовать повышению ресурса работающих в Арктике и Антарктике судов. Implementation of the distinguishing features of the present invention consists in an energetically low-cost reduction in the strength of ice before it is impacted by a vessel with the goal of destruction. The mentioned decrease will contribute to increasing the resource of vessels operating in the Arctic and Antarctic.

Claims

A method of destroying the ice cover, which consists in weakening the ice cover with the formation of cracks and creating buoyant Archimedean force by exposing the bottom surface of the ice cover to the vessel, for which, changing the buoyancy of the vessel, they wind it up under the ice cover by filling it specially designed for this tank, leaving the stern part above the surface of the water, and then, increasing the buoyancy of the vessel, carry out its rise by emptying these tanks, creating the buoyancy force of the entire floor viable buoyancy of the vessel, increasing the impact on the lower surface of the ice sheet of the hardened ice-breaking upper nose of the hull, after which the ice breaking cycle is repeated, characterized in that before the creation of the buoyancy force the ice sheet is weakened and incisions are formed in it by acting on one or with two hydrojets on the ice thickness of that section of the ice cover, which will subsequently be subjected to buoyancy, while the throttles are placed on the stern of the vessel, which remains on the surface, after which they form a channel in the ice, destroying the ice cover along the incision line formed when one hydrojet is applied, or chipping off ice sections across the notch lines formed when two hydrojets are applied.